DE4041588A1 - Vorrichtung zum bereichsweisen automatischen abtasten von filterdecken in reinraeumen - Google Patents
Vorrichtung zum bereichsweisen automatischen abtasten von filterdecken in reinraeumenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum be
reichsweisen, automatischen Abtasten von Filterdecken in
Reinräumen nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
Ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Prüfen
von Schwebstoffiltern auf Durchlässigkeit, insbesondere auf
Leck- oder sonstige Stellen, die für in einem Luftstrom ent
haltene, auszufilternde Partikel im Vergleich zu anderen
Filterbereichen erhöht durchlässig sind, ist in der deutschen
Offenlegungsschrift DE-A1-37 15 214, welche vom selben Erfin
der stammt, ausführlich beschrieben. Dabei wird an eine Flä
che des Filters Luft oder Gas mit solchen Partikeln herange
führt und die davon abgewandte Fläche des Filters mit einem
den Durchtritt von Partikeln anzeigenden Indikatorsystem
abgetastet. Die Abtasteinheit enthält eine Düsenleiste, an
der nicht weniger als 18, unter sich gleiche Ansaugdüsen in
einer Reihe nebeneinander befestigt sind. Mittels einer Vaku
umpumpe wird die aus dem abzutastenden Filter strömende Luft
isokinetisch in das Innere der Ansaugdüsen gesaugt. Jede
Einzeldüse ist über einen Meßschlauch mit einem zugehörigen,
hoch empfindlichen Partikelzähler verbunden, welcher entweder
als Laserpartikelzähler oder als Kondensationskernzähler
ausgebildet ist.
Die vorbekannte Vorrichtung gemäß DE-A1-37 15 214 dient zum
Prüfen von Schwebstoffiltern auf Partikeldichtigkeit vor
deren Einbau, beispielsweise in die Decke eines Reinraumes.
Die Prüfvorrichtung ist deshalb als ortsfeste Anlage ausgebil
det. Die aus den Ansaugdüsen und den ihnen zugeordneten Par
tikelzählern gebildete Abtasteinheit ist als ganzes sowohl
parallel als auch quer über dem in einer Abtaststation posi
tionierten Filter zur Herbeiführung einer Abtastbewegung
verfahrbar. Die unter sich gleichen Ansaugdüsen haben rech
teckigen Querschnitt und liegen mit ihren Breitseiten flach
aneinander. Bei einer Breite jeder Ansaugdüse von 30 mm weist
das aus den 18 Einzeldüsen bestehende Düsenaggregat eine
Gesamtbreite von 540 mm auf. Das Düsenaggregat insgesamt ist
stets quer, die rechteckigen Einzeldüsen sind jedoch damit
parallel zur Abtastrichtung angeordnet.
Das Spülsystem der Reinluft in Reinräumen ist gekennzeichnet
durch eine vertikale, von der Filterdecke zum Lochboden ge
richtete turbulenzarme Verdrängungsströmung mit einer mittle
ren Geschwindigkeit von ungefähr 0,5 m pro Sekunde. Üblicher
weise wird die Reinraumdecke vollständig mit Schwebstoffil
tern belegt, damit jeder Teil des Reinraumes mit der gleichen
gewünschten Reinheit genutzt werden kann.
Obwohl jedes einzelne der eingebauten Schwebstoffilter be
reits beim Filterhersteller - beispielsweise mit der zuvor
beschriebenen Prüfeinrichtung - auf Partikeldichtigkeit ge
testet wurde, ist es erforderlich, daß alle Filter nach dem
Einbau in die Reinraumdecke "in situ" nochmals auf Fehlstel
len geprüft werden. Denn durch die mechanische Beanspruchung
der Filter während des Transportes und beim Einbau können
neue Leckstellen, sogenannte Pinholes, entstehen. Auch gewähr
leistet der individuelle Lecktest beim Hersteller nicht immer
die vollständige Entdeckung aller Fehlstellen.
Der Vor-Ort-Lecktest von in Filterdecken bereits eingebauten
Schwebstoffiltern wirft eine Reihe von technologischen wie
auch ökonomischen Fragen auf. So können großflächige Filter
decken von Reinraumhallen nicht mehr mit einem Hand-Scanning
verfahren durchgeführt werden, bei dem das Meßergebnis zu
sehr von der Sorgfalt des Personals abhängen würde.
In seinem Aufsatz "Vor-Ort-Test von Schwebstoffiltern" in
VDI-Bericht Nr. 654, 1987, Seite 115, hat der Erfinder be
reits einen fahrbaren Scanning-Automaten vorgestellt, mit dem
Leckstellen in Filterdecken vor Ort schnell und manipulations
frei lokalisiert werden können. Dieser bekannte Abtastautomat
weist die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen
Merkmale auf. Die auf einem in x- und y-Richtung verfahrbaren
Meßschlitten montierte Abtasteinheit besteht dort aus einer
600 mm breiten Düsenleiste, die während des Abtastvorgangs
unmittelbar an der Filterdecke entlang bewegt wird. Die Dü
senleiste ist unterteilt in 18 isokinetische Ansaugdüsen,
welche jeweils ein mit einem Laserpartikelzähler verbundenes
Meßrohr enthalten.
Eine Leckstelle in der Filterdecke, durch die Staubpartikel
in den Reinraum eindringen, wird dadurch entdeckt, daß wäh
rend des Abtastvorgangs bei einem oder mehreren der Partikel
zähler ein Zählvorgang ausgelöst wird. Dabei wird der von der
Abtasteinheit zurückgelegte Weg in Längsrichtung (x-Koordi
nate) über ein Längenmeßsystem festgehalten. Die Lage der
Fehlstelle in Querrichtung (y-Koordinate) erhält man über die
Zuordnung des jeweils ansprechenden Partikelzählers zu einem
der Ansaugrohre. Durch rechnerische Interpolation unter Be
rücksichtigung der Strahlaufweitung des Luft- bzw. Aerosol
strahls und der Totzeit des Meßsystems kann die Lage der
Fehlstelle geortet werden.
Die Genauigkeit, mit der ein festgestelltes Leck lokalisiert
werden kann, hängt unmittelbar von der Geometrie der Abtast
einheit ab. Je kleiner der Querschnitt der Meßöffnungen der
Ansaugrohre ist, desto genauer läßt sich die Position einer
detektierten Fehlstelle innerhalb der Filterdecke ermitteln.
Einer beliebigen Erhöhung der Anzahl von Ansaugrohren steht
jedoch der hohe technische Aufwand und insbesondere der hohe
Preis der für jedes Ansaugrohr getrennt vorzusehenden Parti
kelzähler entgegen. Andererseits kann - bei vorgegebener
Meßgenauigkeit - der Querschnitt der Ansaugrohre nicht be
liebig verkleinert werden, da die pro Zeiteinheit abtastbare
Filterfläche aus ökonomischen Gründen auch nicht beliebig
verkleinert werden kann.
Der in dem vorstehend erwähnten Aufsatz von W. Ziemer be
schriebene Abtastautomat verwendet Ansaugrohre mit quadrati
schem Querschnitt. Der eigentliche Meßvorgang erfolgt aus
schließlich bei einer Bewegung der Abtasteinheit in Längs
richtung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei
einer fahrbaren Vorrichtung zum bereichsweisen automatischen
Abtasten von Reinraumdecken mit einer möglichst geringen
Anzahl von Ansaugrohren und Partikelzählern auszukommen, ohne
eine Verschlechterung der Meßgenauigkeit oder eine wesentli
che Erhöhung der Meßzeit in Kauf nehmen zu müssen.
Bei der Lösung dieser Aufgabe wird ausgegangen von einer
Vorrichtung mit den im Oberbegriff des ersten Patentanspruchs
angegebenen Merkmalen. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß
die Ansaugrohre zumindest im Bereich ihrer Meßöffnungen läng
lich rechteckigen Querschnitt aufweisen und quer zur Abtast
richtung angeordnet sind, und dadurch, daß die Abtasteinheit
in horizontaler Richtung um einen Winkel von 90 Grad ver
schwenkbar ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Prüfautomaten erfolgt zunächst eine
Abtastung in Längsrichtung. Die in stark verminderter Anzahl
vorhandenen Ansaugrohre stehen dabei mit ihrem länglich recht
eckigen Querschnitt quer zur Abtastrichtung. Wird nun eine
Stelle erhöhter Partikeldurchlässigkeit von einem der Parti
kelzähler detektiert, so ergibt sich deren Lage in an sich
bekannter Weise aus der zurückgelegten Abtaststrecke (x-
Koordinate) und der Zuordnung des Partikelzählers zu einem
der Ansaugrohre (y-Koordinate). Wegen der relativ großen
Breite der Meßöffnungen der Ansaugrohre kann die y-Koordinate
der Fehlstelle zunächst nur relativ ungenau angegeben werden.
Dies wird jedoch ausgeglichen durch einen darauffolgenden
zweiten Abtastvorgang in Querrichtung, also mit um 90 Grad
gegenüber der ursprünglichen Abtastrichtung versetzter Bewe
gungsrichtung des Meßschlittens. Vor dem Beginn dieses zwei
ten Meßabschnitts wird die Abtasteinheit in horizontaler
Richtung um 90 Grad verschwenkt, so daß die länglich recht
eckigen Meßöffnungen der Ansaugrohre wiederum quer zur Abtast
richtung ausgerichtet sind. Der Bereich der Filterdecke, in
dem zuvor bereits eine Fehlstelle lokalisiert worden ist,
wird so ein zweites Mal abgetastet, wobei jetzt die genaue y-
Koordinate des Lecks festgestellt werden kann.
Dabei ist es nicht erforderlich, daß die gesamte Filterdecke
einmal in Längsrichtung und ein zweites Mal in Querrichtung
abgetastet werden muß. Dies wäre auch nachteilig, da sich
hierbei eine Verdoppelung der Abtastzeiten ergeben würde. Es
genügt, nur diejenigen Filterbereiche ein zweites Mal mit um
90 Grad versetzter Abtastrichtung zu überstreichen, in denen
beim ersten Abtasten in Längsrichtung eine Fehlstelle detek
tiert worden ist. Die entsprechende x-Koordinate kann dabei
im Rechnersystem gespeichert werden. In der Praxis erhöht
sich die zum Prüfen einer Filterdecke insgesamt benötigte
Zeit deshalb nur geringfügig.
Die Anordnung von Ansaugrohren mit länglich rechteckigem
Querschnitt quer zur Abtastrichtung in Verbindung mit der
horizontalen Verschwenkbarkeit der gesamten Abtasteinheit um
90 Grad gestattet also eine erhebliche Verringerung der An
zahl der Ansaugrohre und insbesondere der zugehörigen Parti
kelzähler, ohne daß Einbußen bei der Meßgenauigkeit oder eine
ins Gewicht fallende Verlängerung der Meßzeiten in Kauf ge
nommen werden müßten.
Ist die Längsseite des rechteckigen Querschnitts der Ansaug
rohre um ein Mehrfaches länger wie die Schmalseite, so läßt
sich der Gesamtquerschnitt aus einer entsprechenden Anzahl
nebeneinander angeordneter, gleich großer Quadrate zusammen
gesetzt vorstellen. Die Fläche eines dieser fiktiven Quadrate
entspricht der maximal möglichen Meßgenauigkeit bei der Loka
lisierung einer Fehlstelle nach Beendigung des zweiten Abtast
vorgangs mit verschwenkter Abtasteinheit. Für bestimmte An
wendungsfälle kann beispielsweise eine Dimensionierung des
Querschnittes der Ansaugrohre zweckmäßig sein, bei der die
Längsseite bis zu zehnmal so lang ist wie die Schmalseite.
In bevorzugter Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist auf dem Meßschlitten ein vertikales Tragrohr montiert. Am
oberen Ende dieses Tragrohres kann dann ein Meßtisch horizon
tal drehbar gelagert sein, welcher die Abtasteinheit auf
nimmt. Die gewünschte Verschwenkung des Meßtisches in horizon
taler Richtung erfolgt zweckmäßig mittels eines elektrischen
Stellmotors, der beispielsweise direkt unterhalb des Meß
tisches seitlich am Tragrohr angeflanscht ist. Ebensogut kann
aber auch das Tragrohr insgesamt drehbar auf dem Meßschlitten
gelagert sein.
Zur Durchführung von Messungen in beliebigen Reinräumen muß
die Abtasteinheit höhenverstellbar sein. Bevorzugt wird des
halb eine Ausführung, bei der das Tragrohr als ausfahrbares
Teleskoprohr ausgebildet ist.
Neben der Qualität der Partikelfreiheit interessiert bei
einem Reinraum auch die Geschwindigkeit der durch die Schweb
stoffilter einströmenden Luft bzw. deren Geschwindigkeits
verteilung über der Fläche. In vorteilhafter Weiterbildung
des Erfindungsgegenstands sind deshalb im Bereich der Abtast
einheit zusätzlich ein oder auch mehrere Luftgeschwindig
keits-Messer (Anemometer) vorgesehen. Mittels derartiger
Anemometer können gleichzeitig mit der Prüfung auf Partikel
durchlässigkeit auch andere Fehlstellen, beispielsweise zuge
klebte Löcher in den Filtern, festgestellt und lokalisiert
werden. Ferner kann das Geschwindigkeitsprofil im abgetaste
ten Reinraum aufgenommen werden.
Vor dem Beginn eines jeden Abtastzyklus muß die auf einem
fahrbaren Gestell aufgebaute Meßapparatur im Reinraum posi
tioniert werden. Insbesondere muß sichergestellt sein, daß
die Abtastung genau parallel zu den Kanten der eingebauten
Schwebstoffilter erfolgt und die Abtaststrecken mit dem
Rastermaß der Filterdecke korrespondieren. Hierzu bedient man
sich einer optischen Positioniereinrichtung. Zwei Laser
strahlen werden mit Abstand nach oben auf die abzutastende
Filterdecke gelenkt, so daß sie dort gut sichtbare Licht
marken erzeugen. Sobald beide Lichtmarken in der Mitte eines
Längsträgers zwischen zwei benachbarten Reihen von Schwebstof
filtern erscheinen, ist sichergestellt, daß die Abtast
richtung (x-Achse) für die Abtasteinheit orthogonal zum
Deckenraster verläuft.
Herkömmliche Meßapparaturen verfügen hierzu über zwei, im
Abstand voneinander angeordnete Laserlichtquellen, die zwei
Lichtmarken in fest vorgegebenem Abstand auf der Unterseite
der Filterdecke erscheinen lassen. Eine so ausgebildete op
tische Positioniereinrichtung läßt zwar eine exakte Ausrich
tung der fahrbaren Vorrichtung parallel zum Deckenraster zu;
jedoch ist die Übereinstimmung des vorgegebenen Abstands der
beiden Lichtmarken mit dem Rastermaß der Filterdecke zufäl
lig.
In erfinderischer Weiterbildung der vorgeschlagenen Meßvor
richtung umfaßt die optische Positioniereinrichtung deshalb
eine einzige Laserlichtquelle, die einen zur Abtastrichtung
parallelen Laserstrahl ausstrahlt. Ein erster, halbdurchläs
sig ausgebildeter Spiegel im Strahlengang der Laserlicht
quelle lenkt einen ersten Teilstrahl nach oben auf die abzu
tastende Filterdecke. Ein zweiter Teilstrahl wird von einem
im Abstand hinter dem ersten, halbdurchlässigen Spiegel ange
ordneten zweiten Spiegel auf die Filterdecke reflektiert.
Bei einer bevorzugten Ausführung der optischen Positionier
einrichtung ist zumindest einer der Umlenkspiegel für den
Laserstrahl um seine horizontale und/oder auch seine vertika
le Achse kippbar. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die
Auftreffpunkte der beiden Laser-Teilstrahlen auf der Filter
decke nach dem Rastermaß der gerade abgetasteten Filterdecke
justiert werden können. Somit wird es möglich, daß die Ab
tastung exakt an einer Ecke eines Schwebstoffilters beginnt.
Ein besonderes meßtechnisches Problem bei der Partikelmessung
in Rein- und Reinsträumen besteht darin, daß die Meßapparatur
selbst Schmutzpartikel emittiert, wodurch die eigentliche
Messung verfälscht oder sogar unmöglich gemacht werden kann.
Dieses Kontaminations-Problem ist besonders relevant bei
einer fahrbaren Abtastvorrichtung der hier in Rede stehenden
Art, die ja üblicherweise nicht in dem zu prüfenden Reinraum
aufbewahrt, sondern erst zur Messung in diesen eingebracht
wird.
Insbesondere die Komponenten des zur Auswertung der Meßergeb
nisse verwendeten Rechnersystems sind potentielle Partikel
quellen. Das Rechnersystem kann aber nicht einfach staubdicht
abgekapselt werden, da dessen elektronische Komponenten wäh
rend des Betriebs mittels eingebauter elektrischer Ventilato
ren laufend gekühlt werden müssen. Eine weitere unvermeidbare
Partikelquelle ist die Vakuumpumpe für den Betrieb der Ansaug
rohre der Abtasteinheit.
Ferner stellt der Meßwagen aufgrund seiner zwangsläufig rela
tiv großen Abmessungen ein erhebliches Strömungshindernis
innerhalb des zu prüfenden Reinraumes dar, in welchem idealer
weise eine vollkommen laminare, von der Filterdecke zum Loch
boden gerichtete Verdrängungsströmung herrschen soll. Bei
einer Strömungsgeschwindigkeit von typischerweise 0,5 Metern
pro Sekunde entstehen gerade im Meßbereich unerwünschte Turbu
lenzen. Diese Luftwirbel können das Meßergebnis erheblich
dadurch verfälschen, daß Partikel aus anderen Bereichen des
Raumes in den Meßbereich eingetragen und so Filterleckstellen
vorgetäuscht werden.
Eine Lösung der vorstehenden Probleme bei einer Abtastvor
richtung der eingangs erwähnten Art enthält der kennzeichnen
de Teil des Patentanspruchs 8. Die eine exakte Partikel
zählung störenden Partikelemittenten, also in erster Linie
das Rechnersystem sowie die Vakuumpumpe für die Ansaugrohre,
werden erfindungsgemäß in einem partikeldichten Gehäuse unter
gebracht, welches aerodynamisch "unsichtbar" ist. Dies ge
lingt dadurch, daß die auf der Oberseite des Gehäuses auftref
fende Umgebungsluft, vorzugsweise isokinetisch, abgesaugt
und, nach Durchströmung des Innenraums des Gehäuses, an der
Unterseite wieder gefiltert in den Raum ausgeblasen wird. Der
Luftstrom durch das Gehäuse wird dabei zur Abführung der in
den Komponenten des Rechnersystems erzeugten Verlustwärme
benutzt. Es können somit handelsübliche Rechnerkomponenten,
welche eigene Kühlventilatoren besitzen, verwendet werden.
Besonders zweckmäßig ist eine quaderförmige Ausbildung des
Gehäuses mit ebener Oberseite und Unterseite. Eine Anordnung
der Meßschienen und der Meßführungsbahnen für den Meßschlit
ten auf der Oberseite des Gehäuses ergibt eine besonders
kompakte Bauweise der fahrbaren Abtastvorrichtung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand
der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Abtastvorrichtung, in
stark vereinfachter, perspektivischer Dar
stellung;
Fig. 2 ein Schaubild zur Erläuterung der Abtastbewe
gung der Abtasteinheit.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum bereichsweisen
automatischen Abtasten von Filterdecken in Reinräumen auf
Fehlstellen ist auf einem fahrbaren Gestell 1 angeordnet, an
dessen Unterseite Lenkrollen 2 vorgesehen sind. Ein Meßschlit
ten 3 ist mittels Führungsschienen 4 in Längsrichtung und auf
einer Führungsbahn 5 in Querrichtung verfahrbar. Auf dem
Meßschlitten 3 ist ein als ausfahrbares Teleskoprohr ausgebil
detes Tragrohr 6 montiert. Am oberen Ende des Tragrohres 6
ist ein Meßtisch 7 horizontal drehbar gelagert. Eine somit in
Längs- und Querrichtung verfahrbare und überdies höhenein
stellbare Abtasteinheit 8 besteht aus drei, in einer Reihe
parallel nebeneinander angeordneten Ansaugrohren 9 mit nach
oben weisenden Meßöffnungen 10.
Die unter sich gleichen Ansaugrohre 9 haben länglich recht
eckigen Querschnitt, wobei die Längsseite 11 mehrmals so lang
ist wie die Schmalseite 12. Die Ansaugrohre 9 liegen mit
ihren Schmalseiten 12 aneinander.
Mittels einer Vakuumpumpe 13 werden die Ansaugrohre 9 mit
Unterdruck beaufschlagt, so daß eine isokinetische Absaugung
der vertikal nach unten strömenden Raumluft durch die Meß
öffnungen 10 erfolgt. Jedes Ansaugrohr 9 ist über eine Meßlei
tung 14 an einen zugehörigen Partikelzähler 15 angeschlossen.
Die Partikelzähler 15 stehen jeweils über einen Unterdruck
anschluß 16 und einen daran angeschlossenen Vakuumschlauch 17
mit der Vakuumpumpe 13 in Druckverbindung.
Eventuell in der angesaugten Luft enthaltene Staubpartikel
lösen in dem entsprechenden Partikelzähler 15 einen Zählvor
gang aus. Ein mit den Partikelzählern 15 in Verbindung ste
hendes Rechnersystem 18 wertet die erhaltenen Meßergebnisse
aus und bringt sie auf einem Monitor 19 zur Anzeige.
Auf dem Meßtisch 7 ist zusätzlich ein - gegebenenfalls auch
mehrere - Anemometer 20 angeordnet, das die Luftgeschwindig
keit im Bereich der Abtasteinheit 8 mißt. Der elektrische
Ausgang des Anemometers 20 ist ebenfalls mit dem Rechner
system 18 verbunden.
Zur Verschwenkung der Abtasteinheit 8 in horizontaler Rich
tung um einen Winkel von 90 Grad ist unterhalb des Meß
tisches 7 ein elektrischer Stellmotor 21 seitlich ange
flanscht, dessen Ritzel 22 in ein Stirnrad 23 an der Unter
seite des Meßtisches 7 eingreift. Das Rechnersystem 18 wertet
nicht nur die Meßergebnisse der Partikelzähler 17 aus, son
dern steuert darüber hinaus den gesamten Abtastvorgang, insbe
sondere auch die (nicht dargestellten) elektrischen Antriebe
für die Verfahrung des Meßschlittens 3 in Längs- und Querrich
tung sowie die Verschwenkung des Meßtisches 7 und der darauf
montierten Abtasteinheit 8 mittels des Stellmotors 21.
Zur Positionierung und Ausrichtung der Abtastvorrichtung zu
Beginn des Abtastvorgangs dient eine optische Positionierein
richtung, die eine Laserlichtquelle 24, einen ersten, halb
durchlässigen Spiegel 25 und einen im Abstand dahinter ange
ordneten zweiten Spiegel 26 umfaßt. Die Laserlichtquelle 24
sendet einen zu den Führungsschienen 4 - und damit zur Abtast
richtung - parallelen Laserstrahl aus, welcher vom halbdurch
lässigen Spiegel 25 in zwei Teilstrahlen zerlegt wird. Beide
Teilstrahlen werden über die Spiegel 25 und 26 nach oben auf
die abzutastende Filterdecke gelenkt. Der halbdurchlässige
Spiegel 25 ist um seine horizontale Achse kippbar und darüber
hinaus um seine vertikale Achse drehbar gelagert. Die auf die
Filterdecke reflektierten Lichtmarken sind so in Längs- und
Querrichtung auf das angetroffene Deckenraster ausrichtbar.
Ein Abtastzyklus läuft wie folgt ab:
Zunächst wird die Abtastvorrichtung von Hand innerhalb des zu
überprüfenden Reinraumes in eine solche Position geschoben,
daß die beiden nach oben reflektierten Teilstrahlen der Laser
lichtquelle 24 mit dem Raster der abzutastenden Filterdecke
korrespondiert. Es ergibt sich dadurch ein Nullpunkt für die
Abtastung in x- und y-Richtung, der zweckmäßigerweise mit
einem Eckpunkt eines eingebauten Schwebstoffilters zusammen
fällt. Außerdem wird der obere Teil des Tragrohrs 6 so weit
ausgefahren, daß die Meßöffnungen 10 der Ansaugrohre 9 knapp
unterhalb der abzutastenden Filterdecke stehen.
Aus der in Fig. 1 dargestellten Ausgangslage wird der Meß
schlitten 3 zunächst in x-Richtung verfahren, wobei die An
saugrohre 9 der Abtasteinheit 8 quer zur Abtastrichtung ange
ordnet sind. Gelangt nun eines der Ansaugrohre 9 mit seiner
Meßöffnung 10 in den Bereich eines Lecks, also einer Stelle
erhöhter Partikeldurchlässigkeit, so wird dies von einem der
Partikelzähler 15 detektiert. Die x-Koordinate der Fehlstelle
in der Filterdecke entspricht der zurückgelegten Abtast
strecke in x-Richtung; die zugehörige y-Koordinate ergibt
sich aus der Zuordnung des ansprechenden Partikelzähler 15 zu
einem der drei Ansaugrohre 9.
Anhand des Schaubildes in Fig. 2 wird klar, daß die Genauig
keit bei der Lokalisation einer detektierten Fehlstelle in
der Filterdecke unmittelbar von der Geometrie der Meßöff
nungen 10 abhängt. Bei der Abtastung in x-Richtung kann die
x-Koordinate der Fehlstelle bereits recht genau ermittelt
werden; sie liegt zwischen x1 und x2. Wegen des länglich
rechteckigen Querschnitts des betreffenden Ansaugrohres 9
bzw. dessen Meßöffnung 10 kann die zugehörige y-Koordinate
zunächst nur relativ ungenau angegeben werden; sie liegt
zwischen y1 und y2.
Je nach Abmessung der in die Filterdecke eingebauten Schweb
stoffilter können zwei oder auch mehrere Abtastvorgänge in x-
Richtung unmittelbar hintereinander durchgeführt werden,
wobei der Meßschlitten 3 auf der Führungsbahn 5 seitlich um
eine Filterbreite versetzt wird, wenn er am vorderen oder
hinteren Ende der Führungsschienen 4 angelangt ist.
Nach der Beendigung des Abtastvorgangs in x-Richtung wird die
Abtasteinheit 8 durch eine Verschwenkung des Meßtisches 7
gegenüber dem Tragrohr 6 um einen Winkel von genau 90 Grad
horizontal verschwenkt. Die Ansaugrohre 9 stehen mit ihrem
rechteckigen Querschnitt damit nicht mehr quer, sondern längs
zur Richtung der Führungsschienen 4. Der Meßschlitten 3 wird
nun auf den Führungsschienen 4 nochmals in den Bereich der
zuvor detektieren Fehlstelle gefahren, deren x- und (unge
fähre) y-Koordinaten vom Rechnersystem 18 abgespeichert wur
den. Es folgt eine zweite Abtastung desselben Bereichs, dies
mal jedoch in y-Richtung. Beim zweiten Abtasten derselben
Fehlstelle kann nun deren Koordinate auf der y-Achse mit
großer Genauigkeit angegeben werden; diese liegt zwischen y3
und y4 (vergleiche nochmals Fig. 2). Die Position der detek
tieren Fehlstelle kann also letztlich mit einer Genauigkeit
angegeben werden, welche dem Quadrat mit den Eckpunkten x1/
y3, x2/y3, x2/y4 und x1/y4 entspricht. Diese Meßgenauigkeit
entspricht derjenigen einer nicht horizontal verschwenkbaren
Abtasteinheit mit der doppelten Anzahl von Ansaugrohren qua
dratischen Querschnitts.
Wie aus Fig. 1 ferner hervorgeht, ist ein partikeldichtes
Gehäuse 27 vorgesehen, dessen Oberseite 28 eine Vielzahl von
gleichmäßig verteilten, kleinen Einströmöffnungen 29 auf
weist. Ein Strömungsraum 30 ist unter den Einströmöff
nungen 29 im Innern des Gehäuses 27 ausgebildet. Die Vakuum
pumpe 13 für die Ansaugrohre 9 sowie die Komponenten des
Rechnersystems ist in diesem Strömungsraum 30 untergebracht.
In der Unterseite 31 des Gehäuses 27 sind über die gesamte
Fläche Partikelfilter 32 vorgesehen. Vor den Eingangsseiten
dieser Partikelfilter 32 ist eine flache Druckkammer 33 ausge
bildet. Ein elektrisch angetriebenes Gebläse 34 steht einlaß
seitig mit dem Strömungsraum 30 und auslaßseitig mit der
Druckkammer 33 in Verbindung.
In vertikaler Richtung von oben auf die Oberseite 28 des
Gehäuses 27 zuströmende Umgebungsluft aus dem zu prüfenden
Reinraum wird vom Gebläse 34 isokinetisch durch die Einström
öffnungen 29 in den Strömungsraum 30 angesaugt und in die
Druckkammer 33 gedrückt. Nach Durchströmen der Partikelfil
ter 32 wird die eingesaugte Luft als gleichmäßige, laminare
Strömung durch die Unterseite 31 wieder in den Reinraum abge
geben und sofort durch dessen (nicht dargestellten) Lochboden
aus dem Reinraum abgesaugt. Hierzu wird die Leistung des
Gebläses 34 so eingestellt, daß die Strömungsgeschwindigkeit
der durch die Einströmöffnungen 29 einströmenden Umgebungs
luft nicht erhöht wird, sondern lediglich die Strömungswider
stände des Strömungsraumes 30, der Druckkammer 33 und insbe
sondere der Partikelfilter 32 ausgeglichen werden.
Aufgrund der isokinetischen Absaugung der Oberseite 28 ist
das Gehäuse 27 somit, aerodynamisch gesehen, nicht vorhanden,
so daß die laminare Verdrängungsströmung im zu prüfenden
Reinraum so gut wie nicht gestört wird.
Verzeichnis der Bezugsziffern
1 Gestell
2 Lenkrollen
3 Meßschlitten
4 Führungsschienen (für x-Richtung)
5 Führungsbahn (für y-Richtung)
6 Tragrohr
7 Meßtisch
8 Abtasteinheit
9 Ansaugrohre (von 8)
10 Meßöffnungen (von 9)
11 Längsseite (von 9)
12 Schmalseite (von 9)
13 Vakuumpumpe
14 Meßleitung (an 9)
15 Partikelzähler
16 Unterdruckanschluß (von 15)
17 Vakuumschlauch (zwischen 13 und 15)
18 Rechnersystem
19 Monitor
20 Anemometer
21 Stellmotor
22 Ritzel (von 21)
23 Stirnrad (an 7)
24 Laserlichtquelle
25 Halbdurchlässiger Spiegel
26 Spiegel
27 Gehäuse
28 Oberseite (von 27)
29 Einströmöffnungen (in 28)
30 Strömungsraum
31 Unterseite (von 27)
32 Partikelfilter (in 31)
33 Druckkammer
34 Gebläse
2 Lenkrollen
3 Meßschlitten
4 Führungsschienen (für x-Richtung)
5 Führungsbahn (für y-Richtung)
6 Tragrohr
7 Meßtisch
8 Abtasteinheit
9 Ansaugrohre (von 8)
10 Meßöffnungen (von 9)
11 Längsseite (von 9)
12 Schmalseite (von 9)
13 Vakuumpumpe
14 Meßleitung (an 9)
15 Partikelzähler
16 Unterdruckanschluß (von 15)
17 Vakuumschlauch (zwischen 13 und 15)
18 Rechnersystem
19 Monitor
20 Anemometer
21 Stellmotor
22 Ritzel (von 21)
23 Stirnrad (an 7)
24 Laserlichtquelle
25 Halbdurchlässiger Spiegel
26 Spiegel
27 Gehäuse
28 Oberseite (von 27)
29 Einströmöffnungen (in 28)
30 Strömungsraum
31 Unterseite (von 27)
32 Partikelfilter (in 31)
33 Druckkammer
34 Gebläse
Claims (12)
1. Vorrichtung zum bereichsweisen automatischen Abtasten von
Filterdecken in Reinräumen, in welche großflächige Schwebstof
filter eingebaut sind, auf Fehlstellen, insbesondere auf
Bereiche erhöhter Partikeldurchlässigkeit, mit
- - einem fahrbaren Gestell (1);
- - einem in Längs- und Querrichtung verfahrbaren Meßschlit ten (3);
- - einer auf dem Meßschlitten (3) höhenverstellbar montierten Abtasteinheit (8), die eine Anzahl von in einer Reihe paral lel nebeneinander angeordneten Ansaugrohren (9) mit nach oben weisenden Meßöffnungen (10) umfaßt;
- - in gleicher Anzahl vorgesehenen Partikelzählern (15), die jeweils mit einem der Ansaugrohre (9) über eine Meßlei tung (14) verbunden sind;
- - einer Vakuumpumpe (13) zur Beaufschlagung der Ansaug rohre (9) mit Unterdruck;
- - einem Rechnersystem (18) zur Auswertung der von den Parti kelzählern (15) während des Abtastvorgangs ermittelten Meßergebnisse;
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Ansaugrohre (9) zumindest im Bereich ihrer Meßöffnungen (10) länglich rechteckigen Querschnitt aufwei sen und quer zur Abtastrichtung angeordnet sind;
- - die Abtasteinheit (8) in horizontaler Richtung um einen Winkel von 90 Grad verschwenkbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Längsseite (11) des rechteckigen
Querschnitts der Ansaugrohre (9) um ein Mehrfaches länger ist
als die Schmalseite (12).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß
- - auf dem Meßschlitten (3) ein vertikales Tragrohr (6) mon tiert ist;
- - am oberen Ende des Tragrohres (6) ein Meßtisch (7) horizon tal drehbar gelagert ist, welcher die Abtasteinheit (8) aufnimmt;
- - ein elektrischer Stellmotor (21) zur Verschwenkung des Meßtisches (7) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Tragrohr (6) als ausfahrbares
Teleskoprohr ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß im Bereich der Abtastein
heit (8) zusätzlich ein oder mehrere Anemometer (20) vorgese
hen sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ge
kennzeichnet durch eine optische Positionierein
richtung, umfassend
- - eine Laserlichtquelle (24), die einen zur Abtastrichtung parallelen Laserstrahl ausstrahlt;
- - einen ersten, halbdurchlässigen Spiegel (25), der einen ersten Teilstrahl nach oben auf die abzutastende Filter decke lenkt;
- - einen mit Abstand hinter dem ersten, halbdurchlässigen Spiegel (25) angeordneten zweiten Spiegel (26), der einen zweiten Teilstrahl auf die Filterdecke lenkt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß mindestens einer der Spiegel (25, 26)
um seine horizontale und/oder vertikale Achse kippbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß
- - in dem Gestell (1) ein partikeldichtes Gehäuse (27) vorge sehen ist;
- - die Oberseite (28) des Gehäuses (27) eine Vielzahl von gleichmäßig verteilten Einströmöffnungen (29) für Umgebungs luft aufweist;
- - unter den Einströmöffnungen (29) ein Strömungsraum (30) ausgebildet ist, in welchem die Vakuumpumpe (13) für die Ansaugrohre (9) sowie das Rechnersystem (18) untergebracht sind;
- - in der Unterseite (31) des Gehäuses (27) Partikelfil ter (32) vorgesehen sind;
- - vor den Eingangsseiten der Partikelfilter (32) eine Druck kammer (33) ausgebildet ist;
- - ein Gebläse (34) einlaßseitig mit dem Strömungsraum (30) und auslaßseitig mit der Druckkammer (33) in Verbindung steht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Gehäuse (27) im wesentlichen
quaderförmig mit ebener Oberseite (28) und Unterseite (31)
ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß auf der Oberseite (28) des
Gehäuses (27) Führungsschienen (4) und eine Führungsbahn (5)
für das Verfahren des Meßschlittens (3) in Längs- und Quer
richtung angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gebläse (34) die
Umgebungsluft von der Oberseite (28) des Gehäuses (27) isoki
netisch absaugt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904041588 DE4041588A1 (de) | 1990-12-22 | 1990-12-22 | Vorrichtung zum bereichsweisen automatischen abtasten von filterdecken in reinraeumen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904041588 DE4041588A1 (de) | 1990-12-22 | 1990-12-22 | Vorrichtung zum bereichsweisen automatischen abtasten von filterdecken in reinraeumen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4041588A1 true DE4041588A1 (de) | 1992-06-25 |
Family
ID=6421299
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904041588 Withdrawn DE4041588A1 (de) | 1990-12-22 | 1990-12-22 | Vorrichtung zum bereichsweisen automatischen abtasten von filterdecken in reinraeumen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4041588A1 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1990-12-22 DE DE19904041588 patent/DE4041588A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
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8127 | New person/name/address of the applicant |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |